堆肥对植物土传病害抑制作用研究进展

摘要:对现代堆肥特点进行了介绍,并重点阐述了堆肥在防治土传病害上应用的主要形式:以土壤添加剂的形式施入;作为无土栽培基质使用;制成堆肥浸提液使用。此外,从理化作用、微生物作用、诱导系统抗性等方面对堆肥对土传病害的抑制机理进行了较全面论述,其中微生物对植物病原菌抑制作用的机理主要包括营养竞争、拮抗作用、重寄生。影响堆肥对土传病害抑制效果的因素主要有:碳氮比、pH值和导电率、堆肥的腐熟程度。最后,指出了堆肥用于土传病害存在的问题及解决办法。

关键词:堆肥;土传病害;抑制效果;抑制机理;影响因素

中图分类号: S432;S44文献标志码: A[HK]

文章编号:002-302(204)2-068-04[HS)][HT9SS]

[H45mm]

收稿日期:204-03-7

基金项目:国家星火计划(编号:200GA6900);江苏省研究生创新计划项目(编号:2200025)。

作者简介:林英(985—),女,博士研究生,研究方向为设施园艺工程与技术。E-mail:jslinying@63com

通信作者:李萍萍,教授,博士生导师,从事设施农业与农业生态工程研究。 E-mail:lipingping@ujseducn。[H]

[ZK)]

土传病害是指病原体生活在土壤中,以土壤为媒介进行传播的植物病害的统称。土传病害的暴发通常会造成重大经济损失,因而对土传病害防治的研究一直是一个热点和难点问题。防治土传病害的常用方法有轮作、嫁接、选用抗病品种、太阳能消毒、化学药剂消毒、使用拮抗微生物等。上述方法虽然都能取得一定效果,但也都存在一定不足,如轮作只能对病原物寄主范围窄的病害有效;嫁接成本太高;病原菌具有丰富的遗传多样性,抗病品种通常并不能完全抵抗病原菌的侵入;太阳能消毒存在地域性和季节性问题;化学药剂的使用会影响人体健康并污染环境;许多拮抗微生物在室内试验中虽然表现出了较强的拮抗效应,但由于土壤环境的复杂性及拮抗菌在植物根部难定植等原因,单独使用拮抗微生物在大田实践应用中一般很难表现出较好的抑制效果[2-4]。而已有研究结果表明,堆肥及堆肥浸提液在室内盆栽和大田试验中对土传病害均具有明显的抑制效果[5-8]。

堆肥对土传病害的抑制效果

堆肥是指在自然或人工强化接种微生物的情况下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化变成腐熟肥料的过程。[2]随着对农业生物环境保护的重视,堆肥技术已从传统的自然堆肥发展到以技术环节标准化、工艺化、机械化为重要特征的工厂化生产。堆肥原料扩展到了农作物秸秆、园林废弃物、城市生活垃圾、污水污泥等各种废弃物,堆肥的产品也已从单一有机肥扩大到了农林植物的栽培基质和土壤改良剂等。

人类将堆肥作为肥料用于农业种植来提高作物产量已有几个世纪的历史[9-0],但科学地研究、详细地量化堆肥的益处始于20世纪初。20世纪中叶以来,国际上开展了堆肥对土传病害抑制作用的研究,其中畜禽粪便堆肥、城市生活垃圾堆肥、污泥堆肥、菜籽饼堆肥、农作物秸秆堆肥均对土传病害起到了较好的抑制作用[5,-4]。如Serra-Wittling等发现在土壤中添加城市垃圾堆肥对亚麻枯萎病有明显的抑制作用[2],Lewis等试验结果表明,连续4年使用污水淤泥堆肥可以有效地防治棉花和豌豆的猝倒病[3],Huang等发现蟹壳堆肥、大豆秸堆肥、苜蓿堆肥、家禽粪肥、小麦秸秆堆肥对棉花黄萎病都有不同程度的抑制作用[4]。

2堆肥在防治土传病害上的应用形式

堆肥可以开发成肥料和无土栽培基质2种形式。根据国家标准规定,当基质中氮磷钾含量高于5% 时,该基质可称为有机肥。目前,堆肥在防治植物土传病害上的应用主要有3种形式:以土壤添加剂的形式施入;作为无土栽培基质使用;制成堆肥浸提液使用。

2土壤添加剂的形式

有机改良剂是防治植物土传病害的一种重要途径,而堆肥又是研究最多的有机改良剂。Bonanomi通过分析250篇文献中2 423个试验个例后发现,堆肥是最有效的抑制土传病害的有机改良剂,50%以上的堆肥对植物病害都表现出了明显的抑制作用[5]。Huang等将由作物秸秆、动物粪便、工业副产品发酵而成的87种堆肥分别按不同的比例添加到接有核盘菌的土壤中发现,当堆肥以3%质量百分比添加时,共有46种堆肥对核盘菌子实体萌发有明显的抑制作用,当堆肥以2%质量百分比添加时,共有2种堆肥对核盘菌子实体萌发有明显的抑制作用[6]。将蚯蚓堆肥作为土壤添加剂用于猝倒病、枯萎病、根腐病等土传病害的防治也早有报道[7]。由于堆肥具有明显的抑制病害效果,近几年来还出现了将堆肥固剂与木霉、芽胞杆菌、荧光假单胞菌等拮抗微生物的菌液相结合,制成具有综合效果的生物有机肥,例如袁英英等以鸡粪、稻壳、木屑堆制成的腐熟有机肥为载体,添加功能复合菌剂制成生物有机肥,将其按一定比例添加到土壤中后,发现番茄青枯病的发生率明显降低,番茄株高、茎粗、鲜重、干重显著高于对照[8]。沈其荣等将拮抗菌与固体废弃物发酵后制得的生物有机肥添加到土壤中发现,不仅作物产量明显高于对照,而且多种作物土传病害得到了明显抑制[2,9-20]。

22无土栽培基质的形式

无土栽培由于在某种程度上能克服土壤盐渍、土传病害等优点,因此在设施园艺上有着重要的应用价值。较常用的无土栽培基质是泥炭,由于泥炭是一种不可再生资源,并且泥炭对丝核菌、腐霉菌等病原菌几乎没有抑制作用,因此将各种堆肥开发成无土栽培基质越来越广泛。现有试验结果表明,堆肥作为泥炭的部分或完全替代基质对某些病原菌表现出了明显的抑制效果。ane等将牛粪堆肥、葡萄渣堆肥、城市垃圾堆肥分别按0%、20%体积百分比添加到泥炭基质中,发现混配后的基质对独行菜的多种病害都具有明显的抑制作用[2]。Trillas等发现软木堆肥、葡萄渣堆肥、橄榄渣堆肥、蘑菇堆肥都对由丝核菌引发的黄瓜立枯病具有明显的抑制作用[22]。Bernal-Vicente等发现由柑橘渣、淤泥和柑橘枝叶按照一定比例堆制而成的堆肥,对甜瓜枯萎病有明显的抑制作用[23]。